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情報コミュニケーション III A

2004 年 6 月 7 日（月）. 情報コミュニケーション III A. 第 7 回 ネットワークインターフェース（アクセス）層. 前回までは. HTTP, SMTP プロトコル Web 閲覧、 メールなどのアプリケーション関連 DNS IP アドレス⇔ホスト名の対応付けサービス IP （ Internet Protocol ） パケット交換 経路制御. 全て TCP/IP プロトコルに含まれて階層モデルで表すことができる. 複数の層（レイヤー）に分けて階層化. 相手を確認して会話のやりとり. 言語が同じ日本語である. 下から順番に処理.

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情報コミュニケーション III A

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Presentation Transcript

  1. 2004年6月7日（月） 情報コミュニケーションIII A 第7回 ネットワークインターフェース（アクセス）層

  2. 前回までは • HTTP, SMTP プロトコル • Web閲覧、 メールなどのアプリケーション関連 • DNS • IPアドレス⇔ホスト名の対応付けサービス • IP（Internet Protocol） • パケット交換 • 経路制御 全て TCP/IP プロトコルに含まれて階層モデルで表すことができる

  3. 複数の層（レイヤー）に分けて階層化 相手を確認して会話のやりとり 言語が同じ日本語である 下から順番に処理 電話機(機器)間のやりとり 電話機(機器) プロトコルの階層化 • インターネットのプロトコル（決まりごと）は大規模で複雑 　 ⇒　一つにまとめるのは至難の技 例えば、電話の会話で、

  4. OSIの7層モデル （OSI基本参照モデル） TCP/IPアーキテクチャ アプリケーション層 アプリケーション層　　　　（HTTP, SMTP, DNS） プレゼンテーション層 セッション層 トランスポート層　　（TCP/UDP) トランスポート層 ネットワーク層 インターネット層（IP） データリンク層 ネットワークインターフェース （アクセス）層 物理層 ネットワークアーキテクチャ • 階層的な構造になっている

  5. 今回の講義内容 • ネットワークインターフェース（アクセス）層 • ネットワークに接続される物理的な機器 • LAN規格（イーサネット） • ネットワーク接続機器 • リピータ、ブリッジ、ルータ • PCを使った演習 • MACアドレスを調べる • ipconfig, ifconfigコマンド • arpコマンド

  6. イーサネット(Ethernet) • LANの規格 • アメリカ Xerox社とDEC社によって考案 • バス型の通信路 • CSMA/CD • Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection • 衝突検知，再送機構

  7. 衝突 通信の衝突 • バス型の通信路 • 通信の衝突が起こる ⇒ どう対応するか？

  8. CSMA/CD • 通信路の状態をチェックできる • 他の通信はないか? • 衝突は起こってないか? • 自分の通信で衝突が起こったことを検出可能 • 再度送信をやり直す

  9. CSMA/CDの動作の流れ • 送信する場合にまず伝送路の状態を確認 • もし，伝送路が空いていれば，送信を開始 • もし，伝送路が空いなければ，空くまで待機 • 送信している間は衝突が起こっていないか常に確認 • 衝突を検知したら，すぐに送信を止める • 衝突を他のノードに知らせるための信号(JAM信号)を送信 • JAM信号を送信し終ったら適当な時間待機 • 最初はランダム，その後待ち時間の最大値で • 待機が終わったら再び最初に戻って送信を開始 • 16回失敗したら，送信エラーで終了

  10. CSMA/CDの流れ図 Start 通信路の状況を確認 空いているか？ 送信を止めて JAM信号を送信 no yes データを送信 適当な時間待つ 衝突を検知 したか？ 16回失敗したか？ yes no no yes 正常に通信終了 通信エラー

  11. MAC (Media Access Control)アドレス（物理アドレス） • ネットワークアダプタ間の通信に用いるアドレス • 6バイトで表現 • 例）00:a0:c9:10:c6:94 • アダプタのROMなどに書き込み • 全世界で唯一に定める必要 • どの装置も違うアドレスをもつ • メーカに先頭3バイトのベンダコードを割り当て 00:a0:c9 :10:c6:94 ベンダコード（インテル） ノード番号

  12. MACアドレスとIPアドレス • MACアドレス...ネットワークインターフェース（物理）層 • IPアドレス…インターネット（IP）層 • MACアドレス（物理アドレス）とIPアドレス（論理アドレス）を変換して利用 • ソフトウェアレベルではIPアドレスで通信 • 物理層では、MACアドレスで相手を指定する 変換機構が必要

  13. ARP(Address Resolution Protocol) • IPアドレスからMACアドレスを調べる • IPアドレスをセットしたパケットでブロードキャスト • 該当するホストがMACアドレスを返す • ARP（Address Resolution Protocol）テーブル • ARPで得たIPアドレスとMACアドレスの対応表 • 一定時間メモリ上に保持

  14. IPアドレス MACアドレス ARPテーブルを調べる方法 • arp コマンド C:\>arp -a Interface: 163.221.164.123 on Interface 0x5000005 Internet Address Physical Address Type 163.221.164.1 00-e0-52-fe-73-00 dynamic 163.221.164.36 00-10-5a-63-17-7b dynamic 163.221.164.58 00-aa-00-a8-d0-66 dynamic C:\>

  15. イーサネットの規格 • Ethernet（通信速度 10Mbps） • 10Base-5, 10Base-2 • 10Base-T • Fast Ethernet（通信速度 100Mbps） • 100Base-TX • 100Base-FX • Gigabit Ethernet （通信速度 1Gbps） • 1000Base-LX, 1000Base-SX • 1000Base-T • 10Gigabit Ethernet（通信速度 10Gbps） • 10GBase-SR, SW, LX4, LR, LW, ER, EW • CSMA/CD方式は使わない

  16. 10Base-5 • 最初に作られたイーサネットの規格 • 太い同軸ケーブルを伝送媒体として使う • 当初は黄色のみだった⇒イエローケーブル • 一つのセグメントで最大長500m • 1本のケーブルの長さ • セグメントに接続できるノード最大数100 コネクタ トランシーバ

  17. トランシーバ 終端抵抗 10Base-5の接続方法 • 同軸ケーブルに接続装置（トランシーバ）を取付 • ノードへはトランシーバケーブルで接続 • 衝突検知はトランシーバが行う • 次に送るべき通信先の対応表（テーブル）をもつ

  18. 10Base-2 • 細い同軸ケーブルを伝送媒体として利用 • Thinケーブル • セグメント最大長185m • ケーブルの合計の長さ • セグメントに接続できるノード最大数30個 • T型のBNCコネクタでインタフェースに接続

  19. 10Base-2の接続方法 • ノード間をケーブルで結ぶ • 一筆書きの要領 • トランシーバは通常インタフェースに内蔵

  20. 10Base-T • ハブ(HUB)を中心にスター型に接続 • UTP(非シールドより対線）ケーブル • コネクタはモジュラジャック(RJ45) • 通信はバス型 • ハブとノード間は最大100m AUI BNC ハブ ＵＴＰケ－ブル（ＲＪ４５）

  21. Fast Ethernet（100Mイーサネット） • 通信速度を100Mbpsにしたもの • 100Base-TX • 10Base-Tの拡張 • 通信品質のよいUTPケーブルを使用 • カテゴリー5以上 • ハブ，ノード間は最大100m • 100Base-FX • 光ファイバ使用 • ハブ，ノード間は最大2km

  22. ギガビットイーサネット • 通信速度は1Gbps • 光ファイバでの利用が多い • マルチモードファイバ(MMF) • 直径が大きなファイバ(50,62.5μm) • 減衰しやすく伝送距離が短い（建物内（階間）で利用） • シングルモードファイバ(SMF) • 直径が小さいファイバ(9μm) • 値段が高い • 減衰しにくいので、伝送距離が長い • （建物間で利用）

  23. ギガビットイーサネットの規格 • 1000Base-SX • 波長の短い信号を利用(850nm) • セグメント長550m(MMF,50μmの場合) • 1000Base-LX • SXより波長の長い信号を利用(1300nm) • セグメント長は5000m(SMF),550m(MMF) • 1000Base-T • UTPケーブルを使ったもの • イーサネットの規格を拡張しセグメント長を100mに

  24. 10ギガビットイーサネット • 通信速度は10Gbps • 100Mbps の100倍の速度 • CSMA/CD にこだわらない方式 • 全二重モードのみ • 光ファイバでの使用が主 • MAN、WAN など大規模ネットワーク向け • 100ギガビットイーサーネットも開発中

  25. 10ギガビットイーサネットの規格 波長 ファイバ種別 伝送距離 10Gbase-SR 65m 50/62.5μ MMF 850nm 10GBase-SW 65m 50/62.5μ MMF 850nm 10GBase-LX4 300m 50/62.5μ MMF 1310nm 10GBase-LR 10km 10μ SMF1310nm 10GBase-LW 10km 10μ SMF 1310nm 10GBase-ER 40km 10μ SMF1550nm 10GBase-EW 40km 10μ SMF1550nm

  26. 無線LAN • ケーブル不要（PCカードを使用） • 場所を問わない、モバイル向け • 家庭内でも利用が普及しつつある • 主な規格 • IEEE802.11b • 周波数2.4GHz 帯を使用、最大通信速度: 11Mbps • IEEE802.11a • 周波数5.2GHz 帯を使用、最大通信速度: 54Mbps • IEEE802.11g • 周波数2.4GHz 帯を使用、最大通信速度: 54Mbps • Bluetooth • 携帯機器向けの規格

  27. その他のLAN • トークンリング • リング型のネットワーク（4Mbps, 16Mbps） • FDDI • リング型、二重構造（100Mbps） • かつてはバックボーンの主流 ⇒ イーサネットの高速化で衰退 • ATM • マルチメディア（音声、画像）通信向き （最大 約630Mbps） • ISDNの基礎技術 • 設定が複雑

  28. ネットワーク構成機器 • ネットワークインターフェース • コンピュータをネットワークに接続する装置　　　　　 　（モデム、LANカードなど） • リピータ • ネットワークを物理的に延長する装置（ハブなど） • ブリッジ • 異なるLAN規格のネットワークを物理的に延長する装置（スイッチングハブなど） • ルータ（ゲートウェイ） • ネットワーク間を中継する装置

  29. リピータ • セグメントとセグメントの仲介装置 • 信号の増幅 • セグメント長を伸ばすことができる • セグメントをまたがったCSMA/CD • 昔のハブ（10Base-T、100Base-TX） • 1つのネットワークで使えるリピータは4つ • それ以上ではCSMA/CDが使えない

  30. ブリッジ • ネットワークを分割する • １ネットワークのノード数を削減 • 衝突の回数を減らす • MACアドレスを見て必要なもの だけ中継 • MACアドレスの学習 • ブロードキャストは中継しない • スイッチングハブ • バス型ではなくハブで1対1の通信が実現 • MACアドレスを記憶して切り替え • 衝突が起こらなくなり通信が高速化

  31. ルータ • ネットワーク間のパケットの中継 • ネットワーク層 • OSIの第３レイヤ • IPパケットなど • 経路情報を見て判断 • レイヤ３スイッチ • ルーティング+スイッチ機能 • スイッチングによる高速化

  32. 演習1 MACアドレスを調べる • ipconfig /all N:\>ipconfig /all Windows NT IP Configuration Host Name . . . . . . . . . : s028-t2.kyoto-wu.ac.jp DNS Servers . . . . . . . . : 192.168.110.100 192.168.110.104 　　　　　･･････ Ethernet adapter E100B1: Description . . . . . . . . : Intel(R) PRO PCI Adapter Physical Address. . . . . . : 00-D0-B7-18-CC-9F DHCP Enabled. . . . . . . . : No IP Address. . . . . . . . . : 192.168.157.3

  33. 演習2 MACアドレスを調べる • arp -a C:\>arp -a Interface: 163.221.164.123 on Interface 0x5000005 Internet Address Physical Address Type 163.221.164.1 00-e0-52-fe-73-00 dynamic 163.221.164.36 00-10-5a-63-17-7b dynamic 163.221.164.58 00-aa-00-a8-d0-66 dynamic C:\> IPアドレス MACアドレス （１）隣のマシンに ping を行った後で ARPテーブルがどう変化するか 　　　　　調べてみる 例）　ping 192.168.157.151 （２）UNIXマシン(db.kyoto-wu.ac.jp) ではどういう結果になるか？

  34. 課題 （１）～（４）について、メールで送信すること(〆切 6/13) 題名：0607 送信先: nishida-jc3a@s.osaka-gu.ac.jp 学生番号、氏名は必ず書くこと （１）MACアドレスを調べる • 自分が今使用してるマシン（WindowsNT）は？ • db.kyoto-wu.ac.jp は？ （２）UTPケーブルの作り方が書いてるページを調べる • Webで検索し、そのURLを明記 （３）ハブあるいはルータ製品について調べてみる • Webで検索し、製品を紹介しているURLを明記 • どんな製品か？価格は？ （４）今日の講義、演習に関する感想、コメント、質問、苦情等

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